A comienzos de los aos 90, en Venezuela, importantes investigaciones han sido dirigidas al estudio de los microorganismos y sus actividades, con el propsito de ampliar su versatilidad metablica para la degradacin de contaminantes especficos principalmente los provenientes de las actividades petroleras. En tal sentido, se han desarrollado tecnologas fundamentadas en los procesos biolgicos como alternativas viables en la eliminacin parcial o total de diferentes compuestos orgnicos. Estos procesos utilizan principalmente bacterias que se encuentran en el mismo ambiente que se pretenda remediar, adems se adicionan los macro y micro nutrientes necesarios para el mantenimiento de las cepas bacterianas.

La biorremediacin o saneamiento biolgico es una tecnologa basada en procesos naturales que utiliza la capacidad de algunos microorganismos, tales como bacterias y hongos, para transformar compuestos qumicos con la finalidad de disminuir o eliminar su condicin de peligrosidad. La biorremediacin se puede utilizar para atacar algunos contaminantes especficos, como los pesticidas clorados que son degradados por bacterias, o bien, de forma ms general como el caso de los derrames de petrleo, que se tratan empleando varias tcnicas, incluyendo la adicin de fertilizantes para facilitar la descomposicin del crudo por las bacterias.

La biorremediacin es el uso de seres vivos para restaurar ambientes contaminados. Es un concepto que no se debe de confundir con depuracin. La depuracin es la eliminacin, ya sea por mtodos fsico/qumicos o biolgicos, de un contaminante antes de que ste alcance el medio ambiente. Cuando la contaminacin ya se ha producido, se precisa restaurar el ecosistema contaminado, para lo que se pueden utilizar diversas estrategias. Una de ellas es la biorremediacin.Este proceso se refiere al uso de un sistema biolgico de microorganismos, para secuestrar o destruir los contaminantes del agua o del suelo, dichos contaminantes son digeridos, metabolizados y transformados en humus y productos inertes, como dixido de carbono, agua y sales. Se ha probado que este proceso es efectivo en degradar o alterar muchos tipos de contaminantes, como hidrocarburos clorados y no clorados, qumicos preservantes de madera, solventes, metales pesados, pesticidas, productos del petrleo, y explosivos.

Los microorganismos participantes son principalmente bacterias, y en menor medida, hongos nativos (filamentosos y levaduras) y algas. Estos son capaces de degradar una amplia variedad de sustratos orgnicos que adems se encuentran presentes en casi todas las superficies materiales.Muchos contaminantes tienen estructuras similares a las presentes en compuestos naturales y es por ello que son fcilmente degradados por los microorganismos del suelo y del agua. Sin embargo, existen otros compuestos con estructuras o sustituyentes ms complejos de origen xenobitico1, que son difcilmente catabolizados (compuestos recalcitrantes, dado que se acumulan y persisten en la naturaleza).A los microorganismos que viven en el suelo y las aguas superficiales, subsuperficiales y profundas (lugares donde es aplicable este tipo de tratamiento), les gusta comer ciertas sustancias qumicas dainas como las que se encuentran en derrames de gasolina y petrleo. Cuando esta digestin es total, estas sustancias qumicas se convierten en agua y gases inofensivos como el CO2.Para que los microbios puedan eliminar las sustancias qumicas dainas, el suelo y las aguas deben tener la temperatura, los nutrientes (fertilizantes) y la cantidad de oxgeno apropiados. Esas condiciones permiten que los microbios crezcan y se multipliquen y que consuman ms sustancias qumicas. Cuando las condiciones no son las adecuadas, los microbios crecen muy despacio o mueren. Incluso pueden crear sustancias qumicas ms dainas; para que esto no ocurra, se deben controlar las condiciones del sitio. Tambin puede ser necesario agregar poblacin microbiana multiplicada in vitro.

Su mbito de aplicabilidad es muy amplio, pudiendo considerarse como objeto cada uno de los estados de la materia: Slido: con aplicaciones sobre medios contaminados como suelos o sedimentos, o bien directamente en lodos, residuos, etc. Lquido: aguas superficiales y subterrneas, aguas residuales. Gases: emisiones industriales, as como productos derivados del tratamiento de aguas o suelos.Tambin se puede realizar una clasificacin en funcin de los contaminantes con los que se puede trabajar: Hidrocarburos de todo tipo (alifticos, aromticos, BTEX, PAHs,...). Hidrocarburos clorados (PCBs, TCE, PCE, pesticidas, herbicidas,...). Compuestos nitroaromticos (TNT y otros). Metales pesados: Estos no se metabolizan por los microorganismos de manera apreciable, pero pueden ser inmovilizados o precipitados. Otros contaminantes: Compuestos organofosforados, cianuros, fenoles etc.En trminos generales, las empresas que presentan un mayor inters en las tcnicas de biorremediacin son aquellas que pertenecen a la industria petrolera y petroqumica, asociadas a la limpieza de residuos generados en la manipulacin de hidrocarburos. Un detalle de instituciones que aplican la biorremediacin a la solucin de problemas ambientales en diferentes pases.Todos los aos cerca de 1.300.000 toneladas de hidrocarburos entran al ambiente, la mayor parte a travs de filtraciones naturales de petrleo. El hecho que las zonas costeras no estn continuamente cubiertas con alquitrn es debido a la actividad de microorganismos que pueden degradar el petrleo que se libera. La liberacin de hidrocarburos a partir de filtraciones de petrleo es lenta, permitiendo que las comunidades locales de microorganismos acten a medida que los productos contaminantes entran en su ambiente. Por ello, las bacterias constituyen un mecanismo natural para la limpieza de los hidrocarburos. Sin embargo, durante las filtraciones de petrleo ocasionadas por el hombre, la cantidad de hicrocarburos volcada al ambiente supera la capacidad de la comunidad natural microbiana, permitiendo que los aceites se dispersen y conduzcan a problemas ecolgicos graves (Nature Reviews Microbiology, 2010).Cuando los hidrocarburos llegan a las costas dos enfoques suelen emplearse: la introduccin de bacterias que degraden el contaminante (tcnica conocida como bioaumentacin) y la bioestimulacin con ciertos nutrientes para incrementar el crecimiento de la flora microbiana natural. La inclusin de nutrientes para estimular el crecimiento bacteriano e incrementar la tasa de remocin de hidrocarburos fue probada en Alaska, luego del derrame del Exxon Valdez el 23 de marzo de 1989.De tal forma, en el caso particular de los derrames de petrleo el empleo de la biorremediacin reviste importancia. Cuando un derrame de petrleo no fue limpiado de inmediato, la flora microbiana del suelo se somete a una seleccin natural, en la que los microorganismos sobrevivientes son aquellos que desarrollaron capacidad degradadota, utilizndose la flora del sitio contaminado, en lugar de agregar microorganismos de fuera. En cambio, para limpiar derrames recientes, a veces es necesario recurrir a preparados microbianos frescos que aumenten la eficiencia.Tanto in situ como ex situ se explotan comercialmente mtodos para la limpieza del suelo y el agua subterrnea asociada. As por ejemplo, la biorremediacin in situ del suelo bajo las estaciones de servicio se ha convertido ya una prctica comn.La creciente contaminacin industrial y agrcola ha llevado a una mayor necesidad de procesos que eliminen contaminantes especficos tales como compuestos de nitrgeno y fsforo, metales pesados y compuestos clorados. Los nuevos mtodos comprenden procesos aerbicos, anaerbicos y fsico-qumicos en filtros de lecho fijo y biorreactores, en los cuales se retienen en suspensin materiales y microbios. Los costos del tratamiento de las aguas residuales pueden reducirse mediante la conversin de los residuos en productos tiles (EFB, 1999).Los residuos slidos domsticos son un problema importante en nuestra sociedad de consumo. Su eliminacin es cara y hace necesaria una vigilancia constante de la contaminacin atmosfrica y las aguas subterrneas. Sin embargo, la mayor parte son compuestos orgnicos rpidamente biodegradables. A este respecto, como fuente de bio-residuos separados, pueden convertirse en un valioso recurso mediante la generacin de compost o la digestin anaerbica. En los ltimos aos, ambos procesos han tenido notables desarrollos en trminos de diseo del proceso y su control.

Existen diversas opiniones en relacin a si los microorganismos tienen lmites en sus capacidades digestivas o si son capaces de degradar cualquier compuesto que el hombre pueda producir. Indudablemente, la verdad se sita entre estos dos puntos de vista extremos. No obstante los microorganismos pueden degradar multitud de compuestos bajo condiciones diferentes. Muchos compuestos sintticos pueden tambin modificarse o transformarse mediante el uso de una bacteria, hongo o de algn tipo de poblacin microbiana trabajando en asociacin. Estos procesos varan desde la putrefaccin de comida hasta la limpieza de derrames de petrleo en las playas costeras. En muchos casos estos procesos son beneficiosos y esenciales. Despus de todo, gran parte del procesos cclico, orgnico e inorgnico, necesario para el mantenimiento del ecosistema es consecuencia de la actividad microbiana. Adems de poder modificar o degradar un compuesto, el rendimiento tiene que ser alto.Muchos productos qumicos xenobiticos son resistentes al ataque microbiano y/o son txicos para los microorganismos. Sin embargo, en zonas contaminadas con diversos compuestos xenobiticos se han aislado algunos microorganismos que pueden degradar muchos de ellos con diversa facilidad y velocidad, entre los que encontramos cloruro de etileno, PCBs, gasolina y otros derivados del petrleo, compuestos con 2 y 3 grupos nitro, incluyendo herbicidas nitrogenados y trinitrotolueno, hidrocarburos policlorados, incluyendo: pentaclorofenol, tetracloroetileno, dicloroetileno, cloruro de vinilo, tetracloroetano, creosota y fluoranteno.

1. Segn el organismo empleado Degradacin enzimtica: Este tipo de degradacin consiste en el empleo de enzimas en el sitio contaminado con el fin de degradar las sustancias nocivas. Estas enzimas se obtienen en cantidades industriales a partir de bacterias que las producen naturalmente, o por bacterias modificadas genticamente que son comercializadas por las empresas biotecnolgicas. La descontaminacin se logra gracias a la capacidad natural de los organismos antes mencionados de transformar molculas orgnicas en sustancias ms pequeas, que resultan menos txicas. Remediacin microbiana: Se refiere al uso de microorganismos directamente en el foco de la contaminacin. Estos microorganismos pueden existir en ese sitio o provenir de otros ecosistemas, en cuyo caso deben ser inoculados en el sitio contaminado. Cuando no es necesaria la inoculacin de microorganismos, suelen administrarse nutrientes, como nitrgeno, con el fin de acelerar el proceso de degradacin. Hay bacterias y hongos que pueden degradar con relativa facilidad petrleo y sus derivados, benceno, tolueno, acetona, pesticidas, herbicidas, teres, alcoholes simples, entre otros. Tambin pueden degradar, aunque parcialmente, otros compuestos qumicos como el arsnico, el selenio, o el cromo. Los metales pesados como uranio, cadmio y mercurio no son biodegradables, pero las bacterias pueden concentrarlos de tal manera de aislarlos para que sean eliminados ms fcilmente. Estas caractersticas tambin pueden lograrse por ingeniera gentica.

Fitorremediacin: es el uso de plantas para limpiar ambientes contaminados y constituye una estrategia muy interesante, debido a la capacidad que tienen algunas especies vegetales deabsorber, acumular y/o tolerar altas concentraciones de contaminantes como metales pesados, compuestos orgnicos y radioactivos, etc. Las ventajas que ofrece la fitorremediacin frente a losprocesos descritos anteriormente son el bajo costo y la rapidez con que pueden llevarse a cabo ciertos procesos degradativos.Segn la planta y el agente contaminante, la fitorremediacin puede producirse por acumulacin del contaminante en las partes areas de la planta; absorcin, precipitacin y concentracin del contaminante en races; reduccin de la movilidad del contaminante para impedir lacontaminacin de aguas subterrneas o del aire; desarrollo de bacterias y hongos que crecen en las races y degradan contaminantes (este es el caso de mayor utilizacin para la limpieza de contaminacin mediante hidrocarburos); captacin y modificacin del contaminante para luegoliberarlo la atmsfera con la transpiracin y captacin y degradacin del contaminante para originar compuestos menos txicos.Cuando se plantea realizar un esquema de fitorremediacin se siembra el vegetal con capacidad de extraer el contaminante y luego de un perodo de tiempo determinado, se cosecha la biomasay se procede a su disposicin final, mediante un procedimiento que depender del contaminante en cuestin. De esta forma, se evita que los contaminantes acumulados en las plantas se transmitan a travs de la cadena alimentaria a otros organismos. La biotecnologa aplicada a la fitorremediacin es incipiente. Su aplicacin a grandes escalas est confrontada con la evaluacin de riesgos relativos a la transferencia de genes de las bacteriasa plantas que luego sern consumidas por animales herbvoros que pueden tener la propiedad de acumular los metales o componentes txicos.2. Segn la tcnica utilizada Bioaumentacin: es la prctica de incrementar la poblacin de bacterias nativas de un ecosistema con la adicin de bacterias adaptadas selectivamente, las cuales han sid desarrolladas para aumentar los rangos de reduccin orgnica o proporcionar la habilidad d degradar compuestos previamente considerados como difciles o no biodegradables.Dicha tcnica no sustituye la poblacin de bacterias existentes, pero aumenta su habilidad d responder a ciertas situaciones o degradar compuestos de la corriente de desechos, dando como resultado una mejora del tratamiento.La bioaumentacin posibilita controlar la naturaleza de la biomasa, y garantiza que el tipo de microorganismos ms idneo est presente en el suelo en cantidad suficiente para degradar en forma efectiva y eficiente los residuos contaminantes y reducirlos a sus componentes bsicos (dixido de carbono y agua).

Bioestimulacin: Esta tcnica pretende modificar las condiciones del suelo (nutrientes, aireacin, pH, humedad, entre otros) para que la actividad degradativa de inters pueda desarrollarse en condicionesptimas. De tal forma puede lograrse, por ejemplo, que el crecimiento endgeno de los degradadores de petrleo sea estimulado por la adicin de nutrientes u otros sustratos.

Inoculacin: Este mtodo es una forma de tratamiento in situ (en el lugar) y se refiere a tratar el suelo contaminado sin removerlo (excavarlo). En este caso los minerales, nutrientes y a menudo losorganismos son agregados dentro del piso a travs de pozos, galeras de infiltracin o otras formas, que facilitan que el proceso de degradacin se realice en el sitio donde est la contaminacin.

Land farming (cultivo de la tierra): La tcnica consiste bsicamente en la adicin de fertilizantes con nitrgeno y fsforo (en cantidades proporcionales al carbono presente en el vertido), la aireacin peridica del suelo, y el mantenimiento de niveles de pH y humedad ptimos para la actividad microbiana. La mezcla peridica y la adicin de ms nutrientes (y/o organismos) permite asegurar homogeneidad mientras se airea la tierra. Esta prctica se conoce a menudo como cultivo de la tierra, pues los microorganismos son susceptibles de ser cultivados, para facilitar la degradacin de material contaminado.El tratamiento tambin se puede realizar ex situ (fuera del lugar) y se refiere a la excavacin del lugar y el tratamiento de la tierra en un rea apartada donde se agregan nutrientes minerales y microorganismos externos (si es el caso), seguido de una buena mezcla para asegurar la distribucin a travs de toda la tierra.

Biopila: La tcnica de Biopila se basa en colocar la tierra dentro de celdas de tratamiento, usando una red de tubos perforados que permiten que el aire fresco se mueva a travs del material, mediante el empleo de un compresor. Esta tcnica requiere menos equipo y en la mayora de casos un rea menor de tratamiento.Recientemente dentro de esta tcnica se ha incorporado el compostaje, que consiste en mezclar los sedimentos contaminados con enmiendas orgnicas fcilmente degradables, y mantener la mezcla en montones o pilas bajo condiciones controladas de humedad y aireacin. Durante la degradacin aerbica de esos materiales orgnicos, que va acompaada de la produccin de calor (alcanzndose temperaturas de 45C), se desarrollan comunidades microbianas capaces de degradar diversas sustancias txicas presentes en el suelo. Esta tcnica ya se ha utilizado para la biorremediacin de explosivos, clorofenoles, hidrocarburos y pesticidas (Sebito, 2004).

Biofiltro: Los biofiltros suelen consistir en recipientes (biorreactores) en los que los microorganismos se mantienen confinados, en medio lquido o sobre soportes slidos. Los microorganismos se seleccionan por su capacidad para degradar o retener de forma especfica los compuestos que se pretende eliminar. El medio contaminado, acuoso o gaseoso, se hace pasar por el biofiltro, obtenindose un efluente con menor contenido en el compuesto contaminante. Este efluente puede someterse a nuevas rondas de filtrado hasta la eliminacin del contaminante. Tambin es posible disear biofiltros para la inmovilizacin de contaminantes que no se pueden degradar, como los metales (cadmio, mercurio, o uranio).Como en los biofiltros los microorganismos se mantienen confinados y no se liberan al ambiente, puede constituir una estrategia para el empleo de organismos que han sidogenticamente modificados para mejorar sus propiedades degradativas.3. Segn el lugar de realizacinLa biorremediacin se puede realizar in situ o ex situ.

En el tratamiento in situ (tambin conocido como biorremediacin intrnseca) se puede estimular la actividad degradativa de los organismos que estn presentes en el lugar contaminado a travsdel suministro de nutrientes (bioestimulacin), o tambin es posible aadir organismos con propiedades especficas para degradar el contaminante (bioaumentacin). Este tipo de tratamiento se realiza cuando los contaminantes han llegado, por ejemplo, a las napas freticas.

En el tratamiento ex situ, el contaminante es transportado a una planta de procesamiento donde se trata en reactores con microorganismos degradadores especializados. Cuando el contaminante no se puede biodegradar, como sucede con los metales pesados, la estrategia utilizada es la bioacumulacin, es decir, la acumulacin del contaminante en el interior del organismo que posteriormente es retirado.

En la figura se puede observar el empleo de bacterias para la eliminacin de un contaminantes en capas profundas delsuelo.En este ejemplo las sustancias contaminantes estn haciendo peligrar un acufero. Para su eliminacin se inyecta en el suelo nutrientes y aceptores de electrones que favorecen el crecimiento de microorganismos que acabarn eliminando la sustancia txica.

Las ventajas de este sistema estn llevando a que sea cada vez ms utilizado y que se invierta ms en su desarrollo. Y es que si se utiliza correctamente, no produce efectos adversos significativos, ya que apenas genera cambios fsicos en el medio, y es ms barato que otras tcnicas de anticontaminacin, especialmente cuando se trata de eliminar residuos de difcil acceso, como por ejemplo los derrames de gasolina, que pueden contaminar el agua subterrnea.No obstante, la biorremediacin tambin presenta algunos inconvenientes. Si bien resulta eficaz para ciertos vertidos, como el petrleo o incluso el uranio, no puede hacer nada contra muchos tipos de vertidos.Metales pesados como el cadmio o el plomo no son absorbidos o lo son muy dificultosamente; el mercurio es bioacumulado, lo que supone un grave riesgo para la cadena alimenticia; los pesticidas artificiales llevan molculas que no son reconocidas como nutrientes por los microorganismos. Por ello, algunos expertos recomiendan el desarrollo de productos qumicos biodegradables.Asimismo, estos sistemas necesitan bastante tiempo para que acten, y se requiere conocer al detalle las caractersticas del vertido as como las condiciones ambientales, lo que puede suponer que un proceso que funciona en laboratorio falle en la naturaleza.En este sentido, algunos cientficos proponen un planteamiento que combine el campo de la ingeniera con el de la ecologa, asumiendo la complejidad del medio ambiente. Adems de hongos o bacterias, la utilizacin de plantas ("fitorremediacin") se presenta tambin como un campo prometedor.Por su parte, los expertos en ingeniera gentica creen que la utilizacin de organismos modificados genticamente traer un mayor desarrollo de la biorremediacin.Los ejemplos son muy variados: la introduccin de un gen en el organismo especfico para el vertido; el desarrollo de cepas biosensoras luminiscentes, que permitiran monitorizar el proceso de degradacin, o la creacin de plantas transgnicas para limpiar suelos contaminados.En todo caso, aunque la biorremediacin puede ser muy efectiva para procesos de descontaminacin, no hay que olvidar que se trata de una tcnica paliativa, por lo que hay que apostar por una poltica preventiva que minimice los riesgos de contaminacin. Es ms sencillo prevenir que curar.

La decisin de avanzar en la limpieza de los ambientes contaminados depende de la voluntad poltica y los costos asociados. La importancia de la legislacin ambiental para los pases industrializados fue puesta de manifiesto por la Organizacin para la Cooperacin y el Desarrollo Econmico (OCDE) que ha aconsejado a sus pases miembros a implementar estndares ambientales y desarrollar legislacin en la materia, como un puntapi inicial para la promocin de la tecnologa para la resolucin de problemas ambientales con el objetivo de crear una demanda para nuevos productos y servicios, en definitiva contribuir al desarrollo del mercado.Esta estrategia parece haber funcionado en pases como Dinamarca, Alemania y Pases Bajos. En estos pases donde existe una vasta experiencia en legislacin ambiental se ha desarrollado en gran magnitud la tecnologa focalizada al ambiente. Como las compaas que brindan dichos productos y servicios son competitivas a nivel internacional, el incremento de la demanda por servicios y bienes ambientales ha derivado en una industria orientada a la exportacin.En los pases en desarrollo las metas ambientales son muchas veces consideradas como secundarias en relacin con otros objetivos tales como el desarrollo econmico. De todos modos, los pases en desarrollo suelen encontrarse ante la necesidad de la aplicacin de leyes ambientales ms severas ya que en muchos casos las leyes ambientales laxas son un factor negativo para la instalacin de subsidiarias de empresas transnacionales. Para cumplir con los estndares de los pases industrializados, los pases en vas de desarrollo con frecuencia dependen de tecnologas desarrolladas y controladas por los pases desarrollados.

La contaminacin de los suelos por la presencia de agentes txicos como hidrocarburos, plaguicidas y otras sustancias constituye un problema ambiental de primer orden. El panorama actual no es tan desalentador ya que se cuenta con novedosas tcnicas para la recuperacin de suelos y aguas. Hasta hace algunos aos las investigaciones se haban limitado a la identificacin de aquellos microorganismos capaces de aislar compuestos txicos. Hoy da las investigaciones estn dirigidas a incrementar la tasa de degradacin de compuestos txicos, mejoramiento gentico de microorganismos para que se adapten a ambientes extremos y desarrollo de diferentes tcnicas biocorrectivas alternativas para la recuperacin de suelos degradados.Se estima que en los prximos diez aos, la biorremediacin desempear un papel relevante en la restauracin de suelos, lodos y aguas contaminadas. En la pasada dcada, la biorremediacin pas de ser una tecnologa casi desconocida a una de las mayormente consideradas para la limpieza de sitios contaminados. La razn de este crecimiento consiste en su bajo costo respecto de la incineracin y el confinamiento. Tambin atrae la atencin porque destruye la mayora de los desechos orgnicos, transformndolos de manera que los subproductos del tratamiento son innocuos.

Pea, C. E. y col. 2001. TOXICOLOGIA AMBIENTAL. Evaluacin de Riesgos y Restauracin Ambiental. Web-mail: http://superfund.pharmacy.arizona.edu/toxamb/c4-3-1-2.html

Biorremediacin, concepto y aplicaciones. Web-mail: http://es.wikipedia.org/wiki/Biorremediaci%C3%B3n

Biorremediacin, una estrategia para eliminar contaminantes respetuosa con el medioambiente. Web-mail: http://oldearth.wordpress.com/microbios-en-accion/biorremediacion-i-una-estrategia-para-eliminar-contaminantes-respetuosa-con-el-medio-ambiente/